Što su transformatorski gubici?

Transformator je osnovna komponenta u elektroničkim krugovima koja povećava ili smanjuje napon. To se postiže kroz dva namota bakrene žice, primarni i sekundarni svitak, oko neprekidnog magneta, koji se naziva jezgra. Gubici transformatora odnose se na električnu energiju koja se gubi tijekom povećanja ili snižavanja napona.
Drugi način na koji se to može promatrati je da ništa ne dolazi bez troškova u elektronici koja radi na normalnim radnim temperaturama. Količina energije koja se stavlja u primarni namot transformatora uvijek izlazi niža u sekundarnom namotu. Primarni svitak fizički ne dodiruje sekundarni svitak, kao što bi se očekivalo u drugim vrstama električnih spojeva. Vezu zapravo vrši magnetsko polje i njegova interakcija s elektronima. Ova veza poznata je kao indukcija, što ima smisla jer magnetsko polje inducira ili uzrokuje da se električna energija kreće od primarne zavojnice u sekundarnu.

Gubici transformatora izravni su rezultat magnetske indukcije i mogu se matematički predvidjeti. Da bismo to razumjeli, možemo razmotriti kako izgleda magnetsko polje. Ako su željezne strugotine razbacane po tvrdom papiru postavljenom preko magneta, željezne strugotine se formiraju u zakrivljene linije. Električna energija se gubi u transformatorima jer zakrivljene magnetske linije odvode dio energije u otvoreni zrak i okolne materijale, a ne izravno u sekundarni svitak.

Kada se ljudi prvi put upoznaju s gubicima transformatora, reakcija bi mogla biti da su transformatori previše neučinkoviti da bi bili ikakvi dobri. Inženjerski je izazov, međutim, smanjiti gubitke transformatora na iznose koji su nevažni u ostatku kruga. Transformatori se razlikuju po veličini od vrlo malih koji se mogu naći na matičnim pločama računala do vrlo velikih koji se koriste u industrijskim elektranama. Veliki transformatori mogu si priuštiti gubitak više energije od svojih manjih kolega.

Toplinska energija je važan rezultat gubitaka transformatora. Izgubljeni elektroni stupaju u interakciju s materijalima oko sebe, uključujući neke plinove u zraku, i tu dolazi toplina. Ako se toplina ne ukloni dovoljno brzo, transformator bi mogao puknuti i, u većim modelima, eksplodirati. Pucanje i eksplozija također se može dogoditi ako se relativno veliki šiljak električne energije gurne u primarni svitak. To je razlog zašto je potrebno prvo izvesti matematiku kako bi se odredile radne granice određenog dizajna transformatora.